I

อทธกร ภมพนธ : การปรบปรงดนลกรงดอยคณภาพดวยเถาลอยแคลเซยมสง จโอโพลเมอรผสมกากแคลเซยมคารไบดและตะกรนเตาหลอมบดยอย (STABILIZATION OF MARGINAL LATERITIC SOIL BY HIGH CALCIUM FLY ASH BASED GEOPOLYMER WITH CALCIUM CARBIDE RESIDUE AND GROUND GRANULATED BLAST FURNACE SLAG AS ADDITIVES) อาจารยทปรกษา : ศาสตราจารย ดร.สขสนต หอพบลสข, 177 หนา

โดยทวไปแลววสดทดวยคณภาพหรอไมผานมาตรฐานส าหรบงานกอสรางทางนน จะท าการปรบปรงคณภาพดวนปนซเมนต อยางไรก ตามกระบวนการผลตปนซเมนตจะใชพลงงานในกระบวนการผลตสงและยงปลอยกาซคารบอนไดออกไซดขนสชนบรรยากาศเปนจ านวนมาก ดงนน จโอโพลเมอรจงเปนวสดทางเลอกทด เปนมตรกบสงแวดลอม มคณสมบตดานวศวกรรมทดหลายอยาง รวมทงการใหก าลงและความทนทานสง วทยานพนธน จะศกษาความเปนไปไดของการปรบปรงดนลกรงดอยคณภาพดวยเถาลอยจโอโพลเมอร และใชกากแคลเซยมคารไบดและตะกรนเตาหลอมบดยอย เปนสารเพมเตมลงในระบบ เพอใหบรรลเปาหมายดงกลาว วทยานพนธนประกอบดวยสามสวนหลก สวนแรกน าเสนอปจจยของตวเรงปฏกรยาและระยะเวลาการบมทมอทธพลตอก าลงอดและโครงสรางทางจลภาคของดนลกรงทปรบปรงดวยเถาลอยแคลเซยมสงจโอโพลเมอร ซงเปนนวตกรรมใหมทางดานวศวกรรมงานทาง สารละลายตวเรงปฏกรยาเปนสวนผสมของโซเดยมซลเกตและสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด ในสดสวนตางๆ ผลการศกษาในสวนแรก พบวาก าลงอดเพมขนตามระยะเวลาการบม และก าลงอดทอาย 7 วน ของตวอยางทงหมดผานเกณฑมาตรฐานงานชนรองพนทางและชนพนทางของหนวยงานดานงานทางของประเทศไทย ก าลงอดสงสดทอายบม 7 วน พบไดจากตวอยางทผสมดวยสดสวนโซเดยมซลเกตตอสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 90:10 และก าลงอดสงสดทอายบม 90 วน พบทสดสวนโซเดยมซลเกตตอสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 50:50

งานวจยในสวนทสอง น าเสนอก าลงอดและลกษณะโครงสรางทางจลภาคของดนลกรงทปรบปรงดวยเถาลอยจโอโพลเมอรกบกากแคลเซยมคารไบด ภายใตปจจยทมอทธพลแตกตางกน (อายการบม สดสวนของโซเดยมซลเกตตอสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด และสดสวนของ กากแคลเซยมคารไบด) โดยศกษาโครงสรางทางจลภาคดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองผานเพอวเคราะหปจจยทมผลตอการพฒนาก าลงของตวอยาง ส าหรบทกตวอยางทผสมดวยตวเรงปฏกรยาทกสดสวนทอาย 7 วน มก าลงอดเพมขนตามสดสวนของกากแคลเซยมคารไบดทเพมขน ดวยเหตน ผลตภณฑของจโอโพลเมอรกเกดขนมากดวยเชนกน สดสวนของกากแคลเซยมคารไบด

 

 

 

 

 

 

 

 

II

ทใหก าลงสงสดจะอยทรอยละ 20 หากเพมสดสวนของกากแคลเซยมคารไบดในระบบทรอยละ 30 จะท าใหตวอยางเกดรพรนคลายฟองน าและผวเถาลอยจะเกดรอยแตก ก าลงอดสงสดทอายบม 90 วน คอ 18.80 เมกะปาสคาล พบทสดสวนโซเดยมซลเกตตอสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด 90:10 ผสมดวยกากแคลเซยมคารไบด รอยละ 20

งานวจยในสวนสดทาย น าเสนอก าลงอดของดนลกรงทปรบปรงเถาลอยจโอโพลเมอรกบ ตะกรนเตาหลอมบดยอยเปนตวผสมเพม การพฒนาโครงสรางทางจลภาคของตวอยาง ศกษาโดยใชกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองผานและการวเคราะหองคประกอบสารดวยเทคนคการเลยวเบนของรงสเอกซ ปจจยส าคญทศกษาในครงนประกอบดวย สดสวนของตะกรนเตาหลอมบดยอย สดสวนของโซเดยมซลเกตตอสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด และ ระยะเวลาการบม ก าลงอดทอาย 7 วน ของตวอยางดนลกรงเถาลอยจโอโพลเมอรผสมดวยตะกรนเตาหลอมบดยอย ผานเกณฑมาตรฐานงานชนรองพนทางและชนพนทางของหนวยงานดานงานทางของประเทศไทย ก าลงอดสงสดทอายบม 60 วนคอ 19.97 เมกะปาสคาล พบทสดสวนโซเดยมซลเกตตอสารละลายโซเดยม ไฮดรอกไซด 90:10 และสดสวนตะกรนเตาหลอมบดยอยรอยละ 10 ผลตภณฑทเกดขนของตวอยางดนลกรงเถาลอยจโอโพลเมอรผสมดวยตะกรนเตาหลอมบดยอย ประกอบดวย โซเดยมอลมโนซลเกตไฮเดรต แคลเซยมซลเกตไฮเดรต และและแคลไซต ผลการวจยทไดในครงนจะชวยใหมการน ากากแคลเซยมคารไบดและตะกรนเตาหลอมบดยอย ซงเปนวสดเหลอใช มาใชประโยชนในงานปรบปรงวสดส าหรบงานทางดวยจโอโพลเมอร

สาขาวชา วศวกรรมโยธา ลายมอชอนกศกษา ปการศกษา 2558 ลายมอชออาจารยทปรกษา

 

 

 

 

 

 

 

 

ITTHIKORN PHUMMIPHAN : STABILIZATION OF MARGINAL

LATERITIC SOIL BY HIGH CALCIUM FLY ASH BASED

GEOPOLYMER WITH CALCIUM CARBIDE RESIDUE AND GROUND

GRANULATED BLAST FURNACE SLAG AS ADDITIVES. THESIS

ADVISOR : PROF. SUKSUN HORPIBULSUK, Ph.D., 177 PP.

GEOPOLYMER/FLY ASH / STRENGTH/ CALCIUM CARBIDE RESIDUE/ SLAG

Marginal soils are traditional stabilized with Portland Cement (PC) when used

as a pavement material. The production of PC is however an energy-intensive process

and emits a large amount of greenhouse gas into the atmosphere. Geopolymer is an

alternative environmentally friendly “green” binder, which has many advantageous

properties, including high strength and durability. This research investigated the

visibility of stabilization of marginal lateritic soil (LS) by Fly Ash (FA) based

geopolymer with Calcium Carbide Residue (CCR) and Ground Granulated Blast Furnace

Slag (GBFS) as additives. To achieve this goal, this thesis consists of three main parts.

First part presents the effects of alkali activator and curing time on Unconfined

Compression Strength (UCS) and microstructural characteristics of LS stabilized with

high calcium fly ash (FA)-based geopolymer, which is novel in the field of pavement

geotechnics. A liquid alkali activator was a mixture of sodium silicate (Na2SiO3: NS)

solution and sodium hydroxide (NaOH: NH) solution at various NS:NH ratios. The

results showed that the UCS increased with the curing time and the 7-day UCS for all

NS:NH ratios tested meets the local national standard as pavement bound material.

The maximum 7-day UCS were found at NS:NH of 90:10 and the maximum 90-day

UCS was found at a NS:NH ratio of 50:50.

 

 

 

 

 

 

 

 

IV

Second part presents UCS and microstructural characteristic of LS stabilized

by FA geopolymer with CCR as an additive under different influential factors (curing

times, NS:NH ratios and CCR replacement ratios). Scanning Electron Microscope

(SEM) analysis was subsequently performed to investigate the effect of influential

factors on UCS development. For all NS:NH ratios, the early 7-day UCS increases

with increasing CCR replacement ratio whereby the cementitious products increase

with CCR replacement ratio. The CCR replacement ratio providing the maximum 90-

day strength is found at 20%. FA particles in FA-CCR geopolymer stabilized LS at

excessive CCR replacement ratio of 30% are evidently spongy and cracked. The

maximum 90-day UCS is found to be 18,800 kPa at NS:NH = 90:10 and CCR =

20%.

Last part presents the UCS of LS stabilized by FA geopolymer with GBFS as

an additive. The microstructural development of the FA- GBFS geopolymer stabilized

LS was observed through SEM and X-Ray Diffraction (XRD) analysis. The

significant factors studied consisted of GBFS content, NS:NH ratio, and curing time.

The soaked 7-day UCS of LS-FA- GBFS geopolymer tested meets the standard of

national road authorities. The highest 60-day UCS was found to be 19.97 MPa at

NS:NH = 90:10 and GBFS = 10%. The cementitious products of FA – GBFS

geopolymer stabilized LS were a coexisted Sodium Alumino Silicated Hydrate

(N-A-S-H), Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) and calcite. The outcome of this

research enables CCR and GBFS, which are a waste material to be used in FA

geopolymer pavement applications.

School of Civil Engineering Student’s Signature _________________

Academic Year 2015 Advisor’s Signature _________________